Das-Kit CT5-I5 PAS Sensor D12L – Vòng Nam Châm Cảm Biến Trợ Lực Đạp

Tóm tắt

Đây là model cho phần vòng nam châm của cảm biến trợ lực đạp (pedal assist sensor) dùng với controller Das-Kit CT5-I5.

Vật liệu cần có:

• Filament bền như Nylon (hoặc dùng dịch vụ in)
• 24 viên nam châm neodymium 2x1mm (hoặc thử 12 viên 2x2mm)

Vật liệu tuỳ chọn:

• Epoxy (để bảo vệ nam châm)
• Tấm nhựa mỏng (cắt từ bao bì nhựa)
• Mỡ bôi trơn (grease)

Link tới model trên Onshape nơi bạn có thể chỉnh sửa thiết kế. Ví dụ: chỉnh dung sai (tolerances), góc ngàm (clip angle), hoặc kích thước nam châm.

Bối cảnh

Cảm biến trợ lực đạp (PAS)

Nếu bạn chưa quen xe đạp điện, đa số xe dùng chế độ trợ lực theo nhịp đạp, nghĩa là motor chỉ cấp lực khi người lái đang đạp. Vì vậy cần phải “nhận biết” việc đạp để controller biết lúc nào cấp điện. Cảm biến làm nhiệm vụ này gọi là pedal assist sensor hay PAS.

PAS thường dùng nam châm và cảm biến Hall Effect để nhận biết vòng quay của trục giò dĩa (crank spindle). Khi bạn đạp, các nam châm nhỏ gắn trong một vòng sẽ quay lướt qua cảm biến Hall Effect; cảm biến sẽ nhận sự thay đổi từ trường và gửi tín hiệu đó về controller.

PAS có thể hỏng như thế nào

Vì PAS nằm ở khu vực trục giữa (bottom bracket), nơi nước và bụi bẩn dễ bị bánh trước văng lên, nên nó dễ bị ăn mòn. Vấn đề này nặng hơn ở những nơi mặt đường có rải muối để làm tan tuyết/băng. Nếu cảm biến không được vệ sinh định kỳ hoặc nam châm không được bảo vệ, theo thời gian nam châm sẽ bị ăn mòn đến mức không còn tạo đủ từ trường mạnh để cảm biến Hall Effect nhận. Khi đó controller sẽ không còn cấp trợ lực khi bạn đạp.

Dấu hiệu PAS đang xuống

• Motor bị ngắt khi nhịp đạp chậm
• Motor lúc có lúc không liên tục

Khi PAS bắt đầu hỏng, bạn có thể thấy motor hay bị ngắt hơn khi bạn đạp chậm—ví dụ lúc bắt đầu leo dốc gắt mà chưa kịp về số. Bạn cũng có thể thấy việc về số nhẹ (đạp nhanh hơn) làm hết hiện tượng.

Lý do là một số nam châm sẽ xuống dưới “ngưỡng” nhận biết trước, tạo ra các đoạn bị hụt—coi như ở đó không có nam châm. Đoạn hụt làm thời gian giữa các lần cảm biến “thấy” nam châm dài gấp đôi so với chỗ không hụt. Vì controller sẽ tắt motor sau một khoảng thời gian không nhận được tín hiệu đạp, nên khoảng cách thời gian tăng lên có thể đủ lâu để controller tưởng bạn đã ngừng đạp.

Hình dung trường hợp cứ mỗi 2 nam châm thì thiếu 1. Khi đó tốc độ đạp tối thiểu để giữ motor còn trợ lực sẽ phải nhanh gấp đôi so với lúc đủ nam châm. Vì vậy khi PAS yếu, việc về số nhẹ (đạp nhanh hơn) có thể giúp.

Bạn cũng có thể gặp tình trạng motor lúc kéo lúc không liên tục. Hình dung trường hợp nam châm bị mất ở nửa vòng đĩa: nửa vòng đạp thì controller nhận được tín hiệu và cấp lực, nửa còn lại thì không nhận gì và cắt lực. Kết quả là lực trợ liên tục dao động giữa có và không.

Để chẩn đoán phân biệt, thử dùng tay ga (throttle). Nếu lực kéo ổn định thì khả năng cao vấn đề nằm ở PAS. Nếu lực vẫn lúc có lúc không, thì không phải PAS và có thể do phần khác như motor, pin, hoặc controller.

Giải pháp

• Thay controller (~$150)
• Chỉ thay cảm biến (cần chỉnh sửa/độ lại) (~$15)
• Chỉ thay phần vòng nam châm của PAS (<$10)

Thay controller

Đây là cách tiệm xe thường đề xuất nếu họ đủ kinh nghiệm chẩn đoán. Với controller Das-Kit CT5-I5, PAS được đi dây trực tiếp không có jack/connector, nên muốn thay PAS thì phải thay cả controller.

Mình muốn nói đây là thiết kế không hay vì khó bảo trì cho một món đồ kiểu gì cũng xuống theo thời gian, nhưng PAS của mình dùng được bảy năm, trong đó có bốn hoặc năm năm đi làm mùa đông ở nơi có rải muối. Cũng có thể nhà thiết kế chọn bỏ connector để tăng độ tin cậy, nhưng cũng dễ hiểu là quyết định đó vừa giảm chi phí sản xuất vừa tăng doanh thu phụ tùng thay thế.

NCM từng sản xuất controller có PAS dùng connector. Bản P12L-10 kiểu cũ đúng với mẫu mình cần, nhưng mình không tìm được nơi còn hàng. Điều này cho thấy đã có lúc họ quyết định chuyển sang kiểu PAS không thay rời được, và mình không chắc đó có phải quyết định tốt hay không.

Thay cảm biến

Vì controller Das-Kit CT5-I5 dùng PAS đi dây chết (hard wired), bạn sẽ cần tìm PAS 12 nam châm thay thế và connector để tự đấu vào. Có vẻ như KT-F12L WP ($10) và một bộ connector chống nước 4-pin ($4) trên AliExpress có thể dùng được.

Nhược điểm là bạn phải làm kín (sealing) các mối nối thật kỹ, và connector làm dây dày/cồng kềnh hơn, dài hơn, có thể không vừa chỗ lắp ban đầu.

Thay phần vòng nam châm của PAS

Đây là lựa chọn rẻ nhất và ít “phá” nhất nếu mình làm được. Model đăng ở đây dùng để thay đúng phần nhựa chứa nam châm của PAS. Trong hình bên dưới, bạn sẽ thấy phần zin màu đen bên trái với nam châm bị ăn mòn, và phần in 3D thay thế màu trắng bên phải.

Nam châm dùng cho bản thay thế là nam châm neodymium tròn 2x1mm. Mỗi khe sẽ dùng 2 viên nam châm cỡ này.

Hướng dẫn lắp vòng nam châm

Chiều (orientation) của nam châm trong vòng là rất quan trọng. Cực Bắc của nam châm phải hướng theo chiều quay kim đồng hồ khi nhìn xuống chi tiết với mặt phẳng úp xuống; xem sơ đồ bên dưới.

Mình dùng nhíp để giữ 2 viên nam châm ngay phía trên lỗ, rồi dùng mặt lưng phẳng của cán tua vít không nhiễm từ để đẩy nam châm vào. Sau khi lắp đủ, mình phủ epoxy để bảo vệ nam châm, chú ý đừng tạo chỗ gồ cao vì sẽ làm mòn bề mặt tiếp xúc.

Khi lắp vòng nam châm mới, mình cắt một tấm nhựa mỏng để làm bề mặt đệm (bearing surface) giữa vòng nam châm và vòng cảm biến. Mình bôi grease ở cả hai mặt của tấm nhựa mỏng với hy vọng giảm mài mòn. Thời gian sẽ trả lời cách này có ổn không; tuỳ điều kiện mỗi người.

Bàn về vật liệu

Ở bản prototype, mình in bằng FDM không cần support bằng PolyMaker PLA+. Tính tới lúc viết, chỗ mình đang là mùa đông, nhiệt độ dưới 0°C, và chi tiết đã chạy được ít nhất 40 miles; mình nghĩ nó sẽ còn trụ được cho tới khi trời ấm lên vào mùa hè hoặc khi UV làm vật liệu yếu dần rồi hỏng.

Về lâu dài, mình dự định dùng PA12-HP Nylon in bằng MJF. Mình đặt từ JLC3DP giá $1.91/chi tiết và $1.50 tiền ship. Mình đoán chi tiết zin dù là ép nhựa (injection molded) nhưng khả năng cao là nylon, nên nylon sẽ hợp. Nylon bền UV và ít bị biến dạng ở nhiệt độ mùa hè.

Các mẫu xe dùng controller Das-Kit CT5-I5

Controller Das-Kit CT5-I5 có thể là hàng white-label do một nhà sản xuất Trung Quốc làm rồi dán nhãn Das-Kit cho hãng xe Đức NCM. Xe của mình là Magnum Peak 29 đời 2017 và mình nghi nó hoặc là bản đổi nhãn của NCM Moscow, hoặc cả hai đều là xe white label từ cùng một nhà sản xuất Trung Quốc. Dù sao thì dưới đây là một số mẫu xe mình tìm được có dùng chung controller này:

• Magnum Cruiser 1.0
• Magnum Low Rider 1.0
• Magnum Metro
• Magnum Metro+
• Magnum Mi6
• Magnum Payload
• Magnum Peak 27.5"
• Magnum Peak 29"
• Magnum Ranger 1.0
• Magnum Ui6
• Magnum Ui6+
• NCM Milano
• NCM Milano Plus
• NCM Venice
• NCM Venice Plus
• NCM Moscow
• NCM Moscow Plus
• NCM Aspen
• NCM Aspen Plus
• NCM Miami
• ET Cycle ET T720
• ET Cycle ET T1000

Nếu bạn biết thêm mẫu nào nữa thì comment giúp để mọi người dễ tìm đúng món này.